CN109844484B - 用于检查对于机动车-喷射***的压力传感器进行的校准的方法、控制设备、高压喷射***和机动车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于检查高压喷射***（13）的压力传感器（35）的方法，其中在高压泵（15）的压缩室（33）中，高压泵（15）的活塞（22）在彼此相继的泵循环中分别朝上止点（31）运动并且由控制设备（17）通过给电磁铁（18）通以电流来关闭进入阀（16）。本发明规定，通过所述控制设备（17）在关闭的进入阀（16）的情况下给所述电磁铁（18）加载一种测量电流（47），并且在所述活塞（22）远离所述上止点（31）运动期间，借助于所述测量电流（47）的预先确定的时间上的变化（50）来检测所述活塞（22）的打开位置（43），在该打开位置时开始所述进入阀（16）的打开运动，并且在多个泵循环上，所述流体压力（P）的额定值（37）发生了变化并且在此检查：打开位置（43）的所获取的变化（56）是否关于变化了的额定值（37）满足预先确定的一致性标准（52）。

Description

用于检查对于机动车-喷射***的压力传感器进行的校准的 方法、控制设备、高压喷射***和机动车

本发明涉及一种用于检查压力传感器的方法，该压力传感器例如可以在机动车的内燃机的高压喷射***中提供。借助于该方法，识别被错误校准或操纵的压力传感器。用于执行该方法的控制设备，具有该控制设备的高压喷射***以及具有该高压喷射***的机动车也属于本发明。

在机动车中，用于内燃机的燃料可以借助于高压喷射***来输送或泵吸。这样的高压喷射***具有高压泵，该高压泵可以在高压侧以大于200巴的压力将燃料输送给内燃机。燃料泵可以具有活塞，该活塞在压缩室或工作容积中在下止点和上止点之间往复运动。为此，活塞可以例如由内燃机的马达轴驱动。活塞的完整的循环运动在这里被称为泵循环。

在从上止点到下止点的活塞运动中，高压泵的进入阀的打开运动在每次泵循环中从活塞的特定的打开位置开始。那么这是抽吸阶段的开始，在该抽吸阶段中，燃料或者一般地一种流体通过进入阀流入到压缩室中。到达下止点后，抽吸阶段结束，并且活塞再次朝上止点运动。在排出阶段期间，通过活塞朝向上止点的运动，又将流体从压缩室排出。在这种情况下，只要进入阀是打开的，流体就通过进入阀流回到低压侧。因此，在活塞向上止点运动期间，通过给电磁铁通以电流，由控制设备将进入阀关闭。这是在下述的活塞位置时发生的，该活塞位置取决于高压侧的待调节的流体压力的额定值。被通以电流的电磁铁磁性地吸引与进入阀相连接的电枢或衔铁，使得所述进入阀被一同牵拉。当进入阀关闭时，流体通过活塞运动不再通过进入阀而是通过放出阀被排出。放出阀可以例如是止回阀。通过放出阀排出的流体在放出阀下游在高压侧上产生流体压力。

在放出阀的下游布置有压力传感器，该压力传感器产生传感器信号，所述传感器信号会指示流体压力。也就是说根据传感器信号，控制设备那么就可以确定所提到的、用来关闭进入阀的、也就是说用于在排出阶段期间给电磁铁通以电流的活塞位置，并且由此将流体压力调节到额定压力或额定值上。

然而，这预先假定：压力传感器的传感器信号正确地用信号表示流体压力。传感器信号的幅度因此在流体压力的确定的值的情况下必须具有分别相应的幅度值。如果所述校准已经被错误调整（Verstellen）或者压力传感器例如为了调谐目的而被故意地错误调整，那么通过压力传感器进行从压力值到幅度值的错误的分配。

以下任务以本发明为基础：在高压喷射***中检测被错误校准的压力传感器。

该任务通过独立权利要求的主题予以解决。通过从属权利要求、以下的描述以及附图描述了本发明的有利的改进方案。

通过本发明以下述方式补充了高压喷射***的开头所述的运行。该方法在通过控制设备关闭进入阀之后的位置处开始，以使流体改道通过放出阀。通常，在关闭进入阀之后，可以再次切断通过电磁铁的电流，因为在压缩室中建立了足够的压力以保持进入阀关闭。当活塞在到达上止点后又从该上止点远离并且朝下止点运动时，压力那么在此也还是足够大的。这是因为在压缩室中，剩余的或仍存在的流体被弹性地压缩，而活塞处于上止点。如果活塞从上止点运动离开，那么流体首先松弛，而该流体在这种情况下仍然还向进入阀上施加足够大的压力以使其保持关闭。因此，进入阀的打开运动在活塞已经从上止点运动离开并且已经到达所提及的打开位置时然后才开始，其特征刚好在于，压缩室中的压力变得小于如下压紧力，该压紧力通过高压泵的阀弹簧并且通过低压侧的、远离地位于进入阀上游的流体而施加到进入阀上。

现在根据本发明，在进入阀关闭时，通过控制设备仍然以测量电流加载或者流过电磁铁，尽管这对于进入阀的保持关闭不是必需的。当活塞从上止点运动离开时，借助于该测量电流的预先确定的时间上的变化来检测活塞的打开位置、即活塞的如下位置，在所述位置时进入阀朝着其打开位置开始打开运动。因为进入阀的运动也使电磁铁的电枢运动，并且由此在电磁铁的线圈中感应出电压，该电压给所施加上的测量电流叠加了附加的感应电流，所以测量电流发生变化。在多个泵循环上重复执行对于测量电流的时间上的变化的这种探测，以使得对于每个泵循环获取活塞的打开位置的值。因此产生所获取的打开位置的一系列值，每个泵循环分别有一个值。

在多个泵循环上，在此以预先确定的差值为幅度来改变流体压力的额定值。因此，分别对于一个或几个泵循环来设定额定值，并且然后单级地或多级地转换到下一个额定值，该下一个额定值以差值为幅度与前面的额定值有所不同。然后再次对于一个泵循环或者对于几个泵循环来获取打开位置。对于设定的额定值，检查打开位置相对于改变了的额定值的由此所得出的、所获取的变化是否满足预先确定的一致性标准。因此，检查额定值的变化是否与打开位置的变化相对应。检查标准在此描述了预期的关系或预期的变化。在违反了一致性标准的情况下，这意味着：打开位置以相比于通过额定值所一定引起的方式不同的方式发生变化。在违反递交标准的情况下，因此产生涉及对于压力传感器的校准的错误信号。

本发明基于以下认识：活塞的所述打开位置取决于在放出阀下游存在的流体压力。流体压力越大，打开位置与上止点的距离就越大。因此，如果借助于高压泵使得流体压力成功地根据额定值发生变化，那么一方面传感器信号一定相应地变化。然而另一方面，打开位置也随着变化了的流体压力而推移或变化。这相应地指示了所获取的打开位置的值序列。因此，值序列描述了流体压力的时间上的变化曲线。通过将值序列或者值序列的趋势或时间上的变化曲线与传感器信号进行比较因此可以检查，传感器信号是否具有下述的时间上的变化曲线，该变化曲线的形状与值序列的时间上的变化曲线的形状一致。如果不是这种情况，那么这表明通过传感器信号没有描述流体压力的时间上的变化曲线。因此会产生错误信号。

因此，如果从第一额定值转换到第二额定值，那么控制设备调节流体压力的值。如果在这种情况下，打开位置没有相应地从第一打开位置变化到由一致性标准所预先给定的第二打开位置，那么压力传感器的传感器信号没有说明流体压力的、已经由额定值变换所引起的变化。因此，额定值信号的幅度变化不反映额定值的以差值为幅度的变化。这相应于错误的校准。

附加的可选的技术特征也属于本发明，通过所述技术特征得到附加的优点。

借助于差值的数值可以预测，打开位置一定以哪种距离或行程来进行变化。因此，优选地给差值分配用于打开位置的变化的预先确定的预期值。相应地，一致性标准包括：打开位置的所获取的变化、即推移或推移行程位于在预期值周围的公差范围内。通过公差范围可以考虑或抵消由于干扰作用而导致的打开位置的噪声或波动或变化。公差范围由两个边界值来限定，其中一个边界值大于预期值，并且一个小于预期值。公差范围可以基于对于高压喷射***的给定的构造类型的和/或内燃机的发动机类型的简单试验来获取。

优选地设置了，通过所述差值导致流体压力以大于400巴的幅度进行变化。由此，可以可靠地分辨：一方面对于打开位置进行的测量中的噪声以及另一方面由于改变了的流体压力而导致的打开位置的实际变化。在此，可以在额定值的唯一的变化中单级地设定所述差值。该差值也可以逐级地建立，以便由此机械上地保护高压喷射***。

在获取打开位置时，不必确定打开位置的、例如到上止点的距离的绝对值。将打开位置的变化作为相对的变化进行探测就足够了。这免除了对于测量方法的高成本的校准。

在给定的流体压力的情况下，打开位置取决于流体所具有的弹性模量（E-Modul）。因此优选地设置了，一致性标准根据流体温度来设定。由此，可以考虑到E-Modul的由温度决定的变化。

正如已经解释的那样，在关闭进入阀之后，高压泵的电磁铁不再必须通以电流，因为压缩室中的压力使进入阀这样久地保持关闭，直到活塞到达打开位置。为了使得通过测量电流不妨碍控制设备的正常运行，测量电流不应通过以下方式而人为地使打开位置发生推移：由于测量电流使得进入阀保持关闭。相应地优选地规定，将测量电流的电流强度设定为小于被设置用于关闭进入阀的电流强度。因此，测量电流与用于关闭进入阀而提供的关闭电流不同。

另一方面是以下问题：究竟如何能够借助于测量电流的时间上的变化来对于打开位置进行识别。正如已经解释的那样，进入阀的打开运动在电磁铁的电线圈中产生这样的感应电流，该感应电流叠加于测量电流的由控制设备所施加上的部分。由此导致测量电流的升高。因此，为了检测打开运动而检查：测量电流的预先确定的平均值是否升高。如果通过控制设备所施加上的测量电流例如借助于脉冲宽度调制来设定，那么测量电流的值例如作为平均值来产生，所述平均值例如可以在脉冲宽度调制的一个或两个或多于两个周期上形成。

为了在检测到打开运动时以一种值描述活塞的打开位置，特别地可以规定的是，借助于内燃机的旋转位置传感器来获取打开位置。因此可以获取驱动活塞的马达轴的旋转位置。旋转位置值足够有说服力。打开位置相对于上止点的绝对的距离值是不需要的。获取打开位置的以及由此旋转位置的相对变化就足以以所描述的方式来识别有故障的压力传感器。

为了执行该方法，通过本发明提供了一种用于机动车内燃机的高压喷射***的控制设备。该控制设备被设置用于根据压力传感器的传感器信号以所描述的方式关闭高压喷射***的高压泵的进入阀，以便将流体压力调节到额定值。控制设备被设置用于执行根据本发明的控制设备的所述方法步骤。

通过给高压喷射***装备根据本发明的控制设备，得到根据本发明的高压喷射***的一种实施方式。此外，根据本发明的高压喷射***具有高压泵和布置在高压泵的放出阀下游的压力传感器。

通过本发明还提供了一种具有所述内燃机和根据本发明的高压喷射***的实施方式的机动车。

以下描述本发明的实施例。对此：

图1示出了根据本发明的机动车的一种实施方式的示意图；

图2示出了具有传感器信号的示意性的变化曲线的图，所述变化曲线例如可能在图1的机动车的压力传感器的不同的校准位置的情况下出现；

图3示出了图1的机动车的高压泵的示意图；

图4示出了具有信号的示意性的变化曲线的图，它们例如能够通过图1的机动车中的控制设备来获取。

以下阐述的实施例涉及本发明的一种优选的实施方式。在该实施例中，实施方式的所说明的部件是本发明的各个单个的、可以看作彼此独立的特征，它们也分别彼此独立地改进本发明并且由此也可以单个地或以不同于所示出的组合的方式被视为本发明的组成部分。此外，所说明的实施方式也可以通过本发明的另外的已说明的特征来补充。

在这些附图中，相同功能的元件分别设有相同的附图标记。

图1示出了机动车10，该机动车例如可以涉及汽车、诸如轿车或载重汽车。机动车10可以具有内燃机11，该内燃机可以通过高压喷射***13与燃料箱12耦联。借助于高压喷射***13，包含在燃料箱12中的流体14、即诸如柴油或汽油的燃料可以被输送到内燃机11。为此，高压喷射***13可以具有高压泵15，该高压泵带有进入阀16和用于控制进入阀16的电磁铁18的控制设备17。控制设备17可以设定一种流经电磁铁18的电线圈18´的线圈电流19。控制设备17可以根据旋转位置信号20来设定线圈电流19，该旋转位置信号描述或用信号表示机动车10的马达轴21的旋转位置。马达轴21可以例如与内燃机11的曲轴耦联。马达轴21也可以涉及曲轴本身。通过马达轴21也在压缩室33中驱动高压泵15的活塞22进行活塞运动23。活塞运动23使活塞在泵循环中在上止点31和下止点32之间往复运动。通过活塞22的活塞运动23，流体14从高压泵15的具有低压24的低压侧输送到具有高压25的高压侧。在此，流体14流过进入阀16和放出阀26。

在此借助于线圈电流19、通过给电磁铁18的线圈18´通以电流，使进入阀16的销27运动。阀弹簧28在此正如其在图1中所示出那样抵抗电磁铁18的磁力并由此将销27朝着打开位置按压。通过设定线圈电流19，克服了阀弹簧28的弹簧力，并且电枢29随着紧固在其上的销27迎着阀弹簧28的弹簧力进行运动，并且由此关闭进入阀16。

下述的各个时刻由控制设备17的调节器34来确定：在所述时刻在每个泵循环中，控制设备17通过给电磁铁18通以电流将进入阀16关闭，所述调节器可以从压力传感器35接收传感器信号36，该传感器信号用信号表示高压喷射***13的、位于放出阀16的下游的部分中的流体的当前的流体压力。因此，通过压力传感器35用信号表示高压侧25的流体压力P，并且通过设定用于关闭进入阀16的时刻，控制设备17可以将流体压力P调节到额定值37。然而，这以下述情况为前提：传感器信号36实际上相应于流体压力P。

图2示出了如何能够通过压力传感器35根据流体压力P来设定传感器信号36的幅度V。示出了压力传感器35的3条可能的特征曲线38，所述特征曲线分别具有不同的梯度39。梯度39作为幅度V的、根据流体压力P的变化∆P的变化∆V而得出。如果压力传感器35被正确校准，则在所示示例中产生传感器信号36。当梯度39太大时，则会产生传感器信号36`。在梯度39太低或太小时，则会产生传感器信号36``。相应地，将可以由控制设备17接收的幅度值VO分别解释为流体压力P的另一个压力值40。

现在，如果控制设备17要将流体压力P调节到预先给定的额定值37，那么实际上被调节了的流体压力P的偏移根据梯度39并且根据流体压力P的绝对值而得到。

如果以下述情况为出发点：在压力传感器35的制造以及将压力传感器安装到机动车10中时，存在正确校准的压力传感器35，该正确校准的压力传感器产生传感器信号36，那么可以在机动车10中在稍后的时刻检查：校准是否继续地相符或者压力传感器35是否产生具有太大的梯度39的传感器信号36`或具有太低的梯度39的传感器信号36``。基于活塞22的所描述的打开位置执行该检查。

图3说明了作为基础的测量原理。为此，图3示出了：当没有线圈电流19流动时，那么销27本身如何被保持在进入阀16的所示的关闭位置中。对此原因是，在超过上止点31之后，低压24连同阀弹簧28的弹簧力41本身比压缩室33中的被压缩的流体14的压紧力42小。活塞22必须首先到达在上止点31和下止点32之间的预先确定的打开位置43，以便使得压缩室33中的流体14充分松弛，压缩室33中的压力因此产生足够小的压紧力42，以便借助于弹簧力41和低压24将销27从图3中所示的关闭位置朝着在图1中示出的打开位置移动。

图4示出了，如何一方面可以由控制设备17识别所述进入阀16的、也就是说其销27的这种打开运动的运动开始，并且如何另一方面可以从此出发得出所属的打开位置43的结论。

图4在此关于时间t一方面示出了流体流F、旋转位置信号20以及线圈电流19的时间上的变化曲线，该旋转位置信号可以通过旋转位置传感器44例如作为脉冲序列来产生。在图4中所示出的示例中，出发点是：不应该有通过进入阀16的回流，而是在下止点32处，通过设定用于线圈电流19的电流轮廓（Stromprofil）45来关闭进入阀16。所述电流轮廓45引起关闭电流。当控制设备17由于在传感器信号36和额定值37之间的差别而试图以最大变化率将流体压力P调节到额定值37时，出现这种情况。

在电流轮廓45结束之后，可以在切换间隔46中切断线圈电流19。通过控制设备17，然后可以利用测量轮廓47在进入阀16仍然关闭的情况下再次接通线圈电流19，其中由测量轮廓42产生一种电流强度，该电流强度小于用于关闭进入阀16的电流轮廓45的电流强度I。由此得到测量电流。

在活塞22经过上止点31之后，线圈电流19的电流强度I的平均值48如此久地保持恒定或者保持在预先确定的公差范围之内，直到进入阀16的销27在开始时刻49开始打开运动的运动开始。活塞那时已经到达其当前的打开位置43。在打开位置43处，力结算正如在图3中所示出的那样被平衡。换句话说，当弹簧力38和具有低压24的低压侧的液压力在总和上大于压缩室33中的液压的压紧力42时，进入阀16在开始时刻49打开。当在压缩室33、也就是说在其自由的死点容积中的压力由于朝向下止点32的活塞运动23而已经下降时，那么出现这种情况。

销27和电枢29的打开运动在电线圈18´中感应附加的感应电流，该感应电流导致有效值或平均值48的升高50。该升高50的开始表示预先确定的或已知的时间上的变化。通过将彼此相继的时刻的平均值48进行比较，可以通过控制设备17对于开始时刻49进行检测，在所述开始时刻，活塞具有打开位置43。开始时刻49可以确定为旋转位置信号20的角度值。因此，开始时刻49是对于活塞的打开位置43的描述。

打开位置49与上止点31的距离51取决于流体压力P。打开位置43的以及由此开始时刻49的相对变化足以识别流体压力P的变化，而不必精确地知道距离51。

图5示出，如何能够由此限定打开位置43和传感器信号36之间的一致性标准52，借助于该一致性标准能够检查：压力传感器35是否具有正确的特征曲线38、也就是说被正确地校准。

图5关于时间t示出了额定值37的在多个泵循环期间的时间上的变化或时间上的变化曲线，其中额定值37在几个泵循环之后分别逐级地改变，以至于总共产生Δ值53。现在的问题是，是否产生了具有正确的特性曲线38的传感器信号36，或者例如作为示例地在图5中所示地由于太大的梯度39而产生传感器信号36`。

为此在泵循环期间，以所描述的方式分别获取打开位置43的值，使得总共得出打开位置43的、以对于额定值37的变化的反应的、时间上的变化曲线或变化。总计来说，对于测量的开始以及对于测量的结束，在额定值37以差值53为幅度发生变化时，打开位置43的变化56总共可以从起始值54和结束值55来获取。

在给定的差值53的情况下，如果存在用于被正确地校准的、因此产生传感器信号36的压力传感器的特征曲线38，则可以定义预期值57和包含该预期值的公差范围58，结束值55必须位于所述公差范围中。在图5中要注意的是，打开位置43的图必须位于公差范围58中。

在当前情况下，梯度39示例性地是太大的（传感器信号36`），以至于调节35设定较低的流体压力P，并且打开位置43因此比公差范围58所规定地更小地进行移位。相应地，因此会产生错误信号59，该错误信号用信号表示压力传感器35的有缺陷的校准。

总的来说，该示例示出了怎样可以通过本发明借助于活塞的打开位置关于可信度对于喷射***的压力传感器的传感器信号进行检查，以便识别对于压力传感器的错误调整和/或操纵。

Claims (11)

1.用于检查对于用于机动车（10）内燃机（11）的高压喷射***（13）的压力传感器（35）所进行的校准的方法，其中在高压泵（15）的压缩室（33）中，活塞（22）在彼此相继的泵循环中分别在排出阶段期间朝上止点（31）运动，并且由此从所述压缩室（33）将布置在压缩室（33）中的流体（14）排出，并且在所述活塞（22）朝向所述上止点（31）的运动期间由控制设备（17）通过给用于调节流体压力（P）的额定值（37）的电磁铁（18）通以电流而关闭进入阀（16），并且由此使流体（14）改道穿过放出阀（26），并且所述流体（14）在所述放出阀（26）的下游产生流体压力（P），其中所述压力传感器（35）布置在所述放出阀（26）的下游并且产生传感器信号（36、36`、36``），其特征在于，通过所述控制设备（17）在关闭的进入阀（16）的情况下给所述电磁铁（18）加载一种测量电流（47），并且在所述活塞（22）再次从所述上止点（31）离开期间，借助于所述测量电流（47）的预先确定的时间上的变化（50）来探测所述活塞（22）的打开位置（43），在该打开位置时开始所述进入阀（16）的打开运动，并且在多个泵循环上，流体压力（P）的额定值（37）以预先确定的差值（53）为幅度发生变化，并且在此检查：打开位置（43）的所获取的变化（56）是否关于变化了的额定值（37）满足预先确定的一致性标准（52），并且在违反一致性标准（52）的情况下产生一种涉及所述校准的错误信号（59）。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，给差值（53）分配了对于所述打开位置（43）的变化（56）的、预先确定的预期值（57），并且所述一致性标准（52）包括：所述打开位置（43）的所获取的变化（56）处于在所述预期值（57）周围的公差范围（58）之内。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，通过所述差值（53）引起所述流体压力（P）的以超过400巴为幅度的变化。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述打开位置（43）的变化（56）作为相对变化被探测。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其中，根据流体（14）的温度设定所述一致性标准（52）。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其中，将所述测量电流（47）的电流强度设定为小于用于关闭所述进入阀（16）的电流强度。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其中，用于对于打开运动进行检测的测量电流的预先确定的时间上的变化（50）包括：所述测量电流（47）的预先确定的平均值（48）升高。

8.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述打开位置（43）借助于所述内燃机（11）的旋转位置传感器（44）来获取。

9.用于机动车（10）内燃机（11）高压喷射***（13）的控制设备（17），其中所述控制设备（17）被设置用于，根据压力传感器（35）的传感器信号（36、36`、36``）使得所述高压喷射***（13）的高压泵（15）的进入阀（16）关闭，其特征在于，所述控制设备（17）被设置用于：执行涉及所述控制设备（17）的、根据前述权利要求中任一项所述的方法的步骤。

10.用于机动车（10）的高压喷射***（13），其具有高压泵（15）和布置在所述高压泵（15）的放出阀（26）下游的压力传感器（35），其特征在于，所述高压喷射***（13）具有根据权利要求9所述的控制设备（17）。

11.机动车（10），其具有内燃机（11）和根据权利要求10所述的高压喷射***（13）。

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